O crescimento da população mundial e aumento da fome impactam o ciclo ambiental natural de diversas maneiras. De acordo com o modelo de fronteiras planetárias proposto por pesquisadores ambientais, a humanidade tem mudado o ciclo do nitrogênio em um grau que poderia desencadear mudanças irreversíveis em grande escala e alterar substancialmente o funcionamento do sistema terrestre. As soluções nutricionais para produção animal podem reduzir a carga sobre o meio ambiente, reduzindo a proteína bruta das dietas e consequentemente a excreção de nitrogênio.

Em 2009, pesquisadores liderados por Johan Rockström, do Centro de Resiliência de Estocolmo, e Will Steffen, da Universidade Nacional Australiana, apontaram os holofotes para o impacto da humanidade nos processos do sistema terrestre, pontos de inflexão e “zonas seguras de operação” dentro das fronteiras ambientais. Desde então, os pesquisadores definiram nove processos-chave como parte do quadro de fronteiras planetárias, incluindo integridade da biosfera, poluição química, mudanças climáticas e uso de água doce. Para cada processo, os pesquisadores definiram um limite, que, se excedido, significa que o funcionamento do “sistema da Terra pode ser substancialmente alterado”, como os pesquisadores expressam.

Interrupção de longo alcance do ciclo de nitrogênio

As mudanças climáticas são frequentemente comunicadas como o desafio ambiental mais urgente de nosso tempo. Portanto, pode ser uma surpresa ver que, de acordo com a estrutura de fronteiras planetárias, o ciclo de nitrogênio – parte da fronteira de fluxos biogeoquímicos – está em território vermelho profundo, muito além da mudança climática.

Figura 1: As fronteiras planetárias. J. Lokrantz/Azote baseado em Steffen W et al. (2015)

O desafio em poucas palavras: Como o nitrogênio é um elemento essencial para o crescimento das plantas, grandes quantidades de nitrogênio são usadas em fertilizantes agrícolas. A necessidade por proteínas de origem animal está crescendo devido a uma combinação de crescimento populacional, aumento da renda per capita e urbanização progressiva, com a OCDE projetando uma expansão de 12% da produção global de carne ao longo da década de 2020-2029. Dessa maneira, o aumento do número de animais requer um número crescente de plantações a serem cultivadas para alimentá-los, o uso adicional de fertilizantes coloca uma carga pesada sobre os fluxos naturais de nitrogênio.

O nitrogênio tomado pelas culturas não é um problema em si. Mas muito disso se perde, explicaram pesquisadores do Centro de Resiliência de Estocolmo: “As atividades humanas agora convertem mais nitrogênio atmosférico em formas reativas do que todos os processos terrestres combinados. Grande parte desse novo nitrogênio reativo é emitido para a atmosfera de várias formas, em vez de aproveitado pelas culturas. Quando chove, polui as vias navegáveis e zonas costeiras ou se acumula na biosfera terrestre”.

Esse excesso de nitrogênio ameaça sistemas marinhos e aquáticos, criando enormes “zonas mortas” onde a maioria dos peixes e mamíferos marinhos não podem mais sobreviver. O Golfo do México, por exemplo, contém uma zona morta que abrange cerca de 5.400 milhas quadradas devido ao escoamento de nitrogênio de fazendas no Centro-Oeste dos EUA. O impacto ambiental não é distribuído uniformemente em todo o mundo, mas particularmente pesado no Centro-Oeste dos EUA, Europa Ocidental e Central, Norte da Índia e grande parte da China.

O Relatório Global de Desenvolvimento Sustentável (RSDA) de 2019 reconhece a importância dos fertilizantes nitrogenados para acabar com a pobreza e a fome, bem como para melhorar a saúde e o bem-estar, mas afirma: “O escoamento e o lixiviação de nitrogênio são responsáveis por flores tóxicas de algas aquáticas, que resultam em níveis de oxigênio esgotados, morte de peixes e perda de biodiversidade. O fertilizante nitrogenado também é responsável por mais de 30% das emissões relacionadas à agricultura, sendo o setor a principal fonte de emissões globais de N2O, ele um dos principais gases de efeito estufa e, portanto, potencial para contribuir para as mudanças climáticas.”

Figura 2: Distribuição geográfica da variável de controle para nitrogênio, destacando grandes zonas agrícolas onde o limite N é transgredido. ​

Emissões de nitrogênio na produção animal

A produção de carne é uma das principais causas da poluição por nitrogênio nos solos e na água. De acordo com uma avaliação recente, “as cadeias de suprimentos de gado global alteraram significativamente os fluxos de nitrogênio (N) nos últimos anos, ameaçando assim a saúde ambiental e humana”. A avaliação conclui que “o setor de proteína animal global atualmente emite equivalente a um terço das atuais emissões de N induzidas pelo homem, suficientes para atingir à fronteira planetária para N. Desse montante, 68% estão associados à produção de ração”.

De acordo com os pesquisadores, as cadeias de fornecimento de leite, carne e coprodutos ruminantes causam 71% das emissões totais de N da produção de proteína animal, enquanto a produção de ovos e carne de frango e suína contribuem com os 29% restantes. A utilização de nitrogênio difere significativamente entre espécies animais, linhas de reprodução e sistema de criação. A avicultura é relativamente eficiente, com eficiência de uso nitrogênio do ciclo de vida para frangos que variam entre 32 e 67%, para frango caipira, entre 6 e 60% e poedeiras, entre 3 e 60%. Os sistemas para produção de carne vermelha (ruminante) são geralmente menos eficientes em média, enquanto exibem uma faixa maior entre 1 e 72%.

Embora uma mudança das proteínas de origem animal para uma dieta mais rica em frutas, legumes, nozes e leguminosas possa aliviar as cargas de nitrogênio, isso não é de se esperar a médio prazo – muito pelo contrário: De acordo com a FAO, a produção animal anual global pode chegar a 455 milhões de toneladas em 2050, em comparação com 258 milhões de toneladas em 2005/2007 e 336 milhões de toneladas em 2018.

As organizações ambientais e de proteção animal promovem o menor consumo de produtos de origem animal, ou o abandono deles na medida do possível, quanto a adoção de uma abordagem de produção mais voltada para o bem-estar animal. Colocar apenas este último em prática, mantendo a produção alta, no entanto, seria contraproducente em relação às emissões de nitrogênio, uma vez que mais espaço e atividade física para os animais acabam diminuindo a eficiência dos nutrientes.

Todavia, temos oportunidades para mitigar o impacto da produção animal nos ciclos naturais de nitrogênio – por exemplo, ajustando a composição da ração: A suplementação com aminoácidos auxilia no balanceamento da ração com dietas de baixa proteína, promovendo uma nutrição eficiente e precisa, reduzindo assim a eliminação do nitrogênio que será mais bem aproveitado na produção animal.

Redução da proteína bruta, suplementação com aminoácidos

Um desafio na produção animal é balancear as dietas com todos os nutrientes necessários. O químico alemão Justus von Liebig (1803-1873) popularizou a “lei do mínimo”, onde o recurso mais escasso (como um nutriente específico) limita o crescimento da cultura. Na metáfora do “barril” amplamente utilizada, réguas de madeira de diferentes comprimentos ilustram essa ideia: Quanto mais curta a régua, mais deficiente um recurso específico. Assim, a menor régua limita a capacidade de enchimento do barril. O barril de Liebig também pode ser aplicado ao potencial nutricional da alimentação animal, onde as réguas representam os aminoácidos essenciais.

Ingredientes comuns de ração, como trigo, milho e soja são “incompletos”, o que significa que são todos baixos em um ou mais aminoácidos essenciais. Para ofertar aos animais todos os aminoácidos necessários, os produtores podem simplesmente fornecer “mais do mesmo” adicionando fontes proteicas à base de plantas, como a soja. No entanto, essa abordagem não seletiva resulta em superalimentação, pois o ingrediente adicional também contém aminoácidos que já são abundantes.

O reflexo de uma nutrição não precisa e eficiente representa maior custo alimentar, grande dependência de matérias primas, baixa eficiência metabólica, além de contribuir com impacto ambiental com excesso de nutrientes não aproveitados. Além de múltiplas desvantagens como o desmatamento para terras agrícolas adicionais, contribuição de emissões com transportes, maior consumo de água por ingestão de uma dieta com alta proteína.

A suplementação com aminoácidos promove uma dieta precisa, que atende as necessidades nutricionais e reduz as excreções para o meio ambiente. Na metáfora do barril, a régua seria um nutriente, e para atender os requisitos nutricionais do animal para uma ótima performance, esse nutriente específico precisa ser suplementado. Dessa forma, elevamos apenas a régua mais curta para atender à necessidade animal.

A nutrição de precisão oferece exatamente isso! Precisão na formulação. Inclusão de fontes proteicas na formulação sem exceder outros nutrientes, podendo assim, a necessidade ser atendida com a suplementação de aminoácidos. Consequente, reduzimos a entrada de ingredientes proteicos como a soja, oferecendo uma nutrição mais eficiente e sustentável, com menor impacto ambiental.

Figura 3: O barril de Liebig ilustra a utilidade da suplementação de aminoácidos direcionados. ​

Para vacas leiteiras, a metionina geralmente é o aminoácido mais deficiente – e, portanto, seria o limitante. A suplementação de metionina protegida que contém moléculas de DL-Metionina revestidas e possui liberação lenta no intestino delgado da vaca alonga a menor régua para combinar com o comprimento do segundo aminoácido limitante. Essa suplementação melhora significativamente a produtividade – ou eficiência alimentar – sem os efeitos prejudiciais da alimentação de mais proteína bruta.

De acordo com uma regra geral na indústria de ração animal, a redução de um ponto percentual no teor de proteína da dieta, associado ao ajuste de seu perfil de aminoácidos, leva a uma redução de 10% da excreção de nitrogênio com o impacto ambiental negativo associado. A redução da proteína bruta também impacta o consumo de água: os animais precisam de água para os processos metabólicos para descartar o nitrogênio excedente derivado da proteína excedente como ureia (suínos) ou ácido úrico (aves) com urina. Além disso, a abordagem ajuda a reduzir a quantidade de ingredientes de ração à base de plantas, aumenta a eficiência de conversão de ração e resulta em uma dieta mais saudável e equilibrada.

Dessa forma, a nutrição de precisão permite atender as necessidades de cada espécie e objetivos de produção animal com dietas de baixo custo, eficiência alimentar e sustentável. Estratégias nutricionais com a suplementação de aminoácidos para atender a real necessidade dos animais permite reduzir a proteína bruta das dietas, consequentemente a eliminação de determinados nutrientes para o meio ambiente. Em particular, uma enorme contribuição para o meio ambiente, reduzindo a poluição de nitrogênio no solo e água, emissão de gases efeito estufa, e, portanto, em última instância, a função do sistema terrestre.

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